Angiographie coronaire lors de la perfusion cardiaque ex-situ dans un modèle porcin

Résumé

Le dépistage des maladies coronariennes pourrait augmenter le nombre de cœurs de donneurs avec des critères élargis. Un protocole pour réaliser une coronarographie reproductible lors d’une perfusion cardiaque ex-situ est décrit ici dans un modèle porcin.

Résumé

La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque avancée. Le recrutement de donneurs à critères élargis (DPE) augmente en raison de la pénurie actuelle d’organes. L’angiographie coronarienne est recommandée dans les ECD à risque de maladie coronarienne mais n’est pas systématiquement pratiquée. Ces cœurs sont donc soit refusés pour la transplantation, soit obtenus sans dépistage de la maladie coronarienne. L’angiographie coronarienne lors d’une perfusion cardiaque ex-situ normothermique (NESP) pourrait être une approche intéressante pour augmenter le taux d’obtention d’ECD et pour réduire le risque d’échec du greffon primaire en l’absence d’angiographie coronarienne dans l’ECD. Le présent protocole vise à fournir des détails matériels ainsi que des vues d’imagerie optimales pour l’angiographie coronarienne au cours de la PNSME. Des vues angiographiques reproductibles ont été observées, dont une dédiée à l’artère coronaire droite, deux pour l’artère descendante antérieure gauche, deux pour l’artère circonflexe et une vue en araignée. Une extraction continue du lactate a été observée dans toutes les procédures, avec une concentration médiane finale de 1,10 mmol/L (0,61-1,75 mmol/L) deux heures après l’angiographie coronarienne, ce qui correspond à la viabilité myocardique. Le volume médian d’agent de contraste utilisé pour l’imagerie ex situ du cœur perfusé isolé était de 48 mL (38-108 mL). Ce protocole était reproductible pour l’imagerie des artères coronaires et n’a pas altéré la viabilité myocardique pendant le NESP.

Introduction

La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque^avancée1,2. Cependant, ce traitement est limité par la pénurie actuelle d’organes, ce qui entraîne une augmentation de l’allocation de donneurs à critères élargis (ECD), qui sont plus fréquemment exposés à la maladie coronarienne (CAD). L’angiographie coronarienne est recommandée en France pour prévenir le risque d’échec de la greffe primaire lié à la coronaropathie si l’âge du donneur est supérieur à 55 ans ou 45 ans avec^{deux facteurs de} risque cardiovasculaire3. Même si l’angiographie coronaire augmente de 9% les chances d’acceptation du greffon, cette intervention n’est pratiquée que dans 33% des cas en France⁴. Les cœurs issus d’un ECD à risque de coronaropathie sont donc soit refusés pour une transplantation, soit obtenus sans dépistage de la maladie coronarienne.

Le système de soins des organes (OCS) est la seule perfusion machine (MP) cliniquement disponible pour la perfusion cardiaque ex-situ normamère (NESP). Cette technologie permet une conservation plus longue avant la transplantation en perfusant le cœur du donneur avec du sang chaud et oxygéné. Une évaluation métabolique continue est effectuée pendant le PNSME en surveillant le profil lactique⁵. L’efficacité et l’innocuité du PNSME sont maintenant démontrées par plusieurs études, y compris une méta-analyse récente ^6,7,8. La réalisation d’une angiographie coronarienne pendant le PNSME serait d’un intérêt majeur pour augmenter la probabilité de transplantation de cœurs à partir de DCE à risque de coronaropathie.

Des expériences antérieures de coronarographie ex-situ ^9,10,11 suggèrent que les vues conventionnelles ne conviennent pas en raison de la position inversée du cœur dans le module de perfusion. De plus, les composants OCS visibles aux rayons X peuvent altérer les résultats d’imagerie. Enfin, la toxicité des produits de contraste sur le myocarde lors d’une perfusion cardiaque isolée reste discutable. Le présent rapport vise à fournir une approche sûre et reproductible pour la réalisation de l’angiographie coronarienne au cours du PNSME.

Protocole

Tous les porcs ont reçu des soins sans cruauté conformément aux « Principes de soins aux animaux de laboratoire » formulés par la National Society for Medical Research et au « Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire » préparé par l’Institute of Laboratory Animal Resources et publié par les National Institutes of Health (huitième édition, 12910. National Academies Press, Washington, D.C., 2011). Ce plan d’étude a été approuvé par le Ministère français de la Recherche pour l’utilisation d’animaux à des fins scientifiques (protocole APAFiS#23716-2020012112432923v1). Huit porcs mâles blancs de grande taille (60 kg, 6 mois) ont été utilisés pour la présente étude. Les animaux ont été logés pendant une semaine avant l’opération avec des congénères à température ambiante avec un décalage de lumière jour-nuit. De la nourriture et de l’eau étaient disponibles gratuitement. Les réactifs et l’équipement utilisés pour cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.

1. Préparation des animaux

1. Prémédiquer les animaux avec une injection intramusculaire de Tiletamine et de Zolazépam (2 mg/kg).
2. Anesthésie complète avec injection intraveineuse de propofol (3 mg/kg).
3. Après ventilation par masque à 100% FiO₂, réaliser une intubation oro-trachéale avec une sonde de 7,5 mm à l’aide d’un laryngoscope dédié aux grands animaux.
4. Maintenir l’anesthésie générale par inhalation d’isoflurane à 2 %, perfusion continue de sufentanil (10 μg/kg/h) et injections intermittentes de cisatracurium (0,3 mg/kg toutes les 30 min).
5. Effectuez un échocardiogramme transthoracique pour rechercher toute maladie cardiaque qui pourrait contre-indiquer la perfusion ex situ du cœur. Une régurgitation aortique importante ne permet pas une NESP efficace en mode Langendorff car le flux coronaire sera altéré. Le flux aortique rétrograde ira principalement au ventricule gauche dans cette condition.
   REMARQUE : Les animaux présentant des anomalies cardiaques, y compris une régurgitation aortique importante, doivent être exclus du protocole (l’anesthésie est arrêtée pour les animaux exclus afin de permettre le transfert vers l’animalerie).

2. Récupération cardiaque

1. Effectuez une sternotomie médiane. Utilisez un scalpel (n° 23) pour ouvrir la peau. Ouvrez les tissus sous-cutanés à l’aide d’un cautérisation monopolaire. Ouvrez le sternum à l’aide d’une scie sternale semi-lunaire et terminez la sternotomie à l’aide de ciseaux Mayo.
   1. Disséquez le thymus, ouvrez-le et exposez le péricarde avec des ciseaux Metzenbaum pour éviter la fibrillation ventriculaire induite par le champ électrique de la cautérisation monopolaire.
2. Injectez de l’héparine (300 UI/kg) directement dans l’oreillette droite.
3. Effectuez des points de presse à l’aide de sutures en polypropylène 4/0 sur l’oreillette droite et la racine aortique pour préparer la canulation.
4. Détachez soigneusement l’aorte de l’artère pulmonaire principale pour préparer le clampage de l’aorte.
5. Contrôlez la veine cave supérieure et inférieure à l’aide d’une boucle chirurgicale.
6. Introduire une canule longue antigrade 9-française dans la racine aortique 3 min après l’administration d’héparine.
7. Purgez la ligne de cardioplégie et connectez-la à la canule aortique, puis clampez la ligne de cardioplégie avant le prélèvement sanguin.
   REMARQUE : Le prélèvement sanguin entraîne une baisse significative du volume qui peut nuire à la canulation appropriée de l’aorte ascendante. Par conséquent, il est plus facile de le faire avant le prélèvement sanguin.
8. Canuler l’oreillette droite à l’aide d’une canule veineuse française en deux étapes.
9. Connectez un sac stérilisé préalablement hépariné (10 000 UI) à la canule de l’oreillette droite et prélevez 1500 ml de sang.
   REMARQUE : Le sang collecté est épuisé par un autre opérateur à l’aide d’un filtre leucocytaire, puis placé directement dans le circuit de perfusion de la machine.
10. Clamper l’aorte et perfuser 1000 mL de solution froide (4 °C) de cardioplégie (tableau 1).
11. Fixez la veine cave supérieure et inférieure à l’aide d’une boucle chirurgicale.
12. Arrêtez la ventilation mécanique. Ouvrez la veine cave inférieure et la veine pulmonaire supérieure gauche pour décharger le cœur. Placez une solution saline froide dans le péricarde.
13. Retirez les canules aortiques et veineuses. Explantez le cœur en sectionnant la veine azygos gauche, les deux veines caves, l’aorte ascendante distale, le tronc de l’artère pulmonaire et les quatre veines pulmonaires.
    REMARQUE : La veine azygos gauche est spécifique à l’anatomie porcine. Cette veine va directement au sinus coronaire. La veine azygos gauche doit être transectée entre deux ligatures avant que le cœur ne soit prélevé.

3. Préparation cardiaque pour le PNSME

1. Placez le cœur dans une solution saline à 4 °C.
2. Examinez la valve aortique pour confirmer la coaptation normale et fermez un foramen ovale perméable s’il est présent à l’aide d’une suture en polypropylène 4-0.
3. Complétez la séparation entre l’aorte et l’artère pulmonaire.
4. Placez quatre sutures (polypropylène 4/0) autour de la section distale de l’aorte ascendante.
5. Insérez la canule aortique appropriée et fixez-la à l’aide d’un collier de serrage. Quatre tailles de canule aortique sont disponibles : 3/4 pouce, 7/8 pouce, 1 pouce et 5/4 pouce.
6. Insérez la canule de l’artère pulmonaire 30 Fr et fixez-la avec une suture 4/0 avec un cordon de bourse.
7. Placez un puisard intracardiaque français de 20 français à travers l’orifice mitral pour ventiler le ventricule gauche.

4. Perfusion cardiaque ex-situ normamère

REMARQUE : Une composition détaillée de la solution de cardioplégie, de la solution d’amorçage, de l’épinéphrine et des perfusions d’adénosine est fournie dans le tableau 1.

1. Amorcez la perfusion de l’appareil (MP) avec le sang prélevé (1500 mL) et ajoutez la solution d’amorçage (500 mL).
2. Oxygéner à l’aide d’un oxygénateur à membrane et réchauffer le sang à 34 °C à l’aide d’un appareil de chauffage-refroidisseur.
3. Placez une sonde de pression sur la ligne aortique au-dessus de l’aorte.
4. Placez un débitmètre autour de la canule de l’artère pulmonaire.
   REMARQUE : Une perfusion continue d’épinéphrine (0,5 mL/h) est amorcée après le raccordement à la ligne aortique. La perfusion d’adénosine sera ajustée pour maintenir la pression aortique moyenne entre 65 mmHg et 80 mmHg.
5. Augmentez la vitesse de la pompe pour atteindre un débit de 2500 mL/min.
6. Prélevez un échantillon de sang initial pour l’analyse des gaz du sang, l’ionogramme et le taux de lactate. Ajustez le potassium, le calcium, la glycémie et le pH si nécessaire.
   REMARQUE : Toutes ces étapes sont effectuées en même temps que la récupération cardiaque.
7. Avant de positionner le cœur dans le MP, réduisez le débit de la pompe à 1000 mL/min et retirez le shunt entre les lignes aortique et veineuse.
8. Désaérez l’aorte et connectez la canule aortique à la ligne aortique.
9. Placez le cœur pour un NESP optimal (en suivant les instructions du fabricant). La paroi ventriculaire postéro-inférieure sera devant l’opérateur, et la canule de l’artère pulmonaire sera placée derrière la canule aortique.
10. Effectuez un massage cardiaque doux jusqu’à ce que le cœur soit réchauffé.
11. Délivrer un choc de 20 J en cas de fibrillation ventriculaire.
12. Rythmez le cœur à 80 battements par minute avec un stimulateur cardiaque externe.
13. Augmentez lentement le débit de la pompe pour atteindre une pression aortique de 65 mmHg.
14. Fermez la veine cave inférieure avec une suture de course en polypropylène 4/0.
15. Purger et connecter la canule de l’artère pulmonaire à la ligne veineuse pour évaluer en continu le flux coronaire.
    REMARQUE : Le débit coronaire doit être compris entre 650 mL/min et 850 mL/min. La pression aortique moyenne doit être maintenue entre 70 mL/min et 85 mmHg. Évaluez les gaz du sang et l’ionogramme toutes les heures et les lactates toutes les 30 minutes. Si le lactate veineux est plus élevé que le lactate artériel, la première étape consiste à s’assurer de la normalité de l’ionogramme et à corriger toute anomalie biochimique. Si la pression et le débit coronaire sont faibles, augmentez la vitesse de la pompe. Si la pression est élevée et que le débit coronaire est faible, augmentez l’adénosine pour vasodiler les artères coronaires. Arrêtez la perfusion d’adénosine si la pression aortique est inférieure à 70 mmHg.

5. Angiographie coronarienne pendant le PNSME

1. Dispositif expérimental
   REMARQUE : la configuration est illustrée à la Figure 1.
   1. Assurez-vous qu’il y a suffisamment d’espace disponible pour le système de perfusion de la machine (MP).
   2. Élevez le MP d’environ 25 cm à l’aide d’une plate-forme. Faites pivoter le MP de 90° vers la gauche à partir de la position initiale.
2. Effectuez une angiographie coronaire (Figure 2).
   1. Rincez le cathéter d’angiographie coronarienne Judkins droit 5 français et le cathéter d’angiographie coronarienne Judkins droit 5 avec sérum.
   2. Insérez un introducteur 5 français à travers l’orifice soupape du MP.
      REMARQUE : La partie distale de l’introducteur doit être placée juste au-dessus de l’aorte.
   3. Faites avancer le fil-guide dans le cathéter d’angiographie coronaire jusqu’à l’orifice distal. Insérez le cathéter et le fil de guidage dans l’introducteur jusqu’à la racine aortique.
   4. Effectuez un cathétérisme de l’artère coronaire droite (RCA) en utilisant les vues suivantes : RAO 35/ CAU 44 ou RAO 135/ CAU 62. Capturez des images du réseau RCA à l’aide des vues décrites dans le Tableau 2.
   5. Effectuez un cathétérisme de l’artère coronaire gauche avec la vue suivante : RAO 135/ CAU 62. Capturez des images du réseau de l’artère coronaire gauche à l’aide des vues décrites dans le tableau 2.
   6. Retirez le cathéter d’angiographie coronaire et l’introducteur.
      REMARQUE : Utilisez environ 50 ml d’ioméprol sans dépasser 100 ml.

Résultats

Le protocole décrit a été conçu pour être facilement reproductible dans la pratique clinique. Des modifications minimes ont été apportées au module disponible pour la perfusion cardiaque normémique ex-situ (NESP). Les seuls ajustements ont été effectués pour connecter le module à une pompe de survie extracorporelle, à un oxygénateur et à une unité de chauffage-refroidissement pour remplacer la perfusion de la machine (MP).

Deux procé...

Discussion

Cette étude décrit, pour la première fois, un protocole d’angiographie coronarienne sur un cœur battant isolé sans compromettre la viabilité métabolique myocardique lors de la perfusion cardiaque normamorique ex-situ (NESP). Les vues étaient reproductibles, permettant une analyse anatomique complète du réseau coronaire. Le volume d’agent de contraste requis était d’environ 50 mL et dépassait rarement 100 mL. En comparaison, le volume moyen utilisé pour la coro...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T Heater Cooler System	Liva Nova, Châtillon, France	IM-00727 A	Extracorporeal Heater Cooler device
4-0 polypropylene suture	Peters, bobigny, France	20S15B	sutures
5-0 polypropylene suture	Peters, bobigny, France	20S10B	sutures
Adenosine	Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands	9088309	Drugs for the ex-vivo perfusion
Adrenaline	Aguettant, Lyon, France	600040	Drugs for the ex-vivo perfusion
ADW software	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	ADW_IGS730/ M5173653	Software used for the coronary angiography visualization
Atracurium	Pfizer Holding France, Paris, France	582547	Drugs for the induction of the anesthesia
CG4 +	Abbott, Chicago, Ill, USA	03P85-25	Lactates and blood gas cartridge for the blood analyzer machine
CG8 +	Abbott, Chicago, Ill, USA	03P88-25	Ionogram cartridge for the blood analyzer machine
DeltaStream	Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France	MEH2C4024	Extracorporeal blood pump
Discovery IGS 7	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	Discovery IGS7.3 / M5173652	Angiography system for hybrid operating room
DLP Aortic Root Cannula	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	ref. 11012, 12.5 inch	Aortic Root Cannula
External pacemaker	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	5392	Pacemaker device
Fresinus Agilia injectomat	Fresenius vial , Brezins, France	018010/20640320	Syringe driver
Glucose 5%	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	3400891780017	Drugs for the priming solution
Haemonetics leukocyte filter	Haemonetics, Boston, Massachusetts, USA	RS1VAE	Leukocyte Filter
Heart Perfusion Set, Organ Care System	Transmedics, Andover, MA, USA	Ref#1200	Normothermic ex-vivo heart perfusion device, including, the perfusion module, pulmonary artery and aortic cannula
Intellivue MX550	Philips Healthcare, Suresnes, France	NA	Permanent monitoring system
Iomeron 350	Bracco imaging, Massy, France	3400933794606.00	Iomeprol contrast agent product
istat 1	Abbott, Chicago, Ill, USA	714336-03O	Blood Analyzer machine
Judkins Right 3.5	Boston Scientific,  Marlborough, Massachusetts, USA	H74934358202	Coronary angiography catheterization probe
Magnesium	Aguettant, Lyon, France	564 780-6	Drugs for the cardioplegia
Magnesium Sulfate	Aguettant, Lyon, France	600111	Drugs for the cardioplegia
Mannitol 20%	Macopharma, Mouvoux, France	3400891694567.00	Drugs for the cardioplegia
Methylprednisolone	Mylan S.A.S, Saint Priest, France	400005623	Drugs for the priming solution
MWI software	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	NA	software used for the Ultrasound echocardiographic machine
Orotracheal probe	Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA	100/199/070	probe for the intubation during anesthesia
Potassium chloride 10%	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	3400892691527.00	Drugs for the cardioplegia
Propofol	Zoetis France, Malakoff, France	8083511	Drugs for the induction of the anesthesia
Quadrox-I small Adult Oxygenator	Getinge, Göteborg, Sweden	BE-HMO 50000	Extracorporeal blood oxygenator
Ringer solution	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	DKE2323	Drugs for the cardioplegia
Sodium Bicarbonate	Laboratoire Renaudin, itxassou, France	3701447	Drugs for the cardioplegia
Sodium chloride	Aguettant, Lyon, France	606726	Drugs for the priming solution
Swan Ganz Catheter	Merit Medical, south jordan, utah, USA	5041856	Right pressure and cardiac output probe
Tiletamine	Virbac France, Carros, France	3597132126021.00	Drugs for the induction of the anesthesia
Two staged Venous Cannula	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	91240, 32 french	Venous Cannula
Vivid E95 ultraSound Machine	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	NA	Ultrasound echocardiographic machine
Xylocaïne 2%	Aspen, Reuil-malmaison, France	600550	Drugs for the cardioplegia
Zolazepam	Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA	31050522	EKG detection electrodes
Zolazepam	Virbac France, Carros, France	3597132126021.00	Drugs for the induction of the anesthesia